時間:2025-03-24 17:26:44來源:OFweek 鋰電網
一、化成工序低電壓不良的原因分析
1.預化成階段不足:
雜質殘留:預化成截止電壓不足時,無法有效去除電極中的水分、金屬微粒等雜質,殘留的雜質會消耗活性鋰,導致首次庫倫效率降低,電壓平臺下降。
SEI膜缺陷:若預化成電壓未達到電解液添加劑的反應電位,SEI膜的形成路徑被干擾,導致膜結構疏松或致密性不足,增加鋰離子傳輸阻抗。
2.充電截止電壓設置不當:
閉口充電電壓過高:導致過充時正極活性物質過度脫鋰,負極析鋰形成枝晶,甚至刺穿隔膜引發內短路,電壓急劇下降。
充電電壓不足:如磷酸鐵鋰電池未達到3.65V時,未充分激活負極石墨嵌鋰反應,導致正極活性物質利用率低,放電容量不足。
3.金屬異物或界面接觸異常:
金屬雜質引入:正極或隔膜間混入金屬粉塵等異物(如銅顆粒),導致內部微短路,直接拉低電壓。
電極接觸不良:化成過程中產氣未及時排出,隔膜與極片接觸不均勻,局部極化增大,形成鋰化合物沉積(白斑)。
4.工藝參數失控:
溫度異常:高溫加速電解液分解,生成過多CO等氣體,影響極片浸潤;低溫導致電解液去溶劑化困難,鋰離子嵌入不充分。
壓力缺失:未施加夾具壓力時,產氣堆積增加鋰離子傳輸距離,阻抗升高,容量降低。
二、低電壓不良對電芯的影響
1.循環性能劣化:
SEI膜不穩定或鋰枝晶生長會導致電池內阻增加,充放電末端極化加劇,循環后容量保持率顯著下降(如4.0V截止電壓電池800次循環后容量保持率僅為88.6%)。
2.安全風險:
負極鋰枝晶可能刺穿隔膜造成內短路,引發熱失控;正極分解產生的氧氣加速電解液分解,催化產氣反應,導致電池鼓脹甚至爆炸。
3.自放電加劇:
SEI膜缺陷或金屬雜質存在時,負極與電解液副反應持續消耗鋰,電池靜置電壓加速衰減(如放電截止電壓<1.5V時溫升速率達20°C/s,電壓歸零)。
4.成本增加:
低電壓不良品需返工或報廢,延長化成時間(如高溫化成工步①在80°C時需40min才能充至3.7V),增加能耗與生產成本。
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